(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電用燃料及び水が供給される化学反応部と、
前記化学反応部により処理された発電用ガスが供給されて、電気化学反応により発電する発電手段と、
前記発電手段の出力を検知する出力検知手段と、
前記化学反応部へ前記発電用燃料を供給する燃料供給手段と、
前記化学反応部へ水を供給する水供給手段と、
前記化学反応部を加熱するための機能を含む加熱手段と、
前記燃料供給手段及び前記水供給手段の供給動作とともに前記加熱手段の駆動及び温度を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記発電手段の動作を停止させる際、
（１）前記水供給手段による水の供給を維持しつつ、前記燃料供給手段による前記発電用燃料の供給動作を止め、
（２）前記加熱手段の駆動及び温度制御を維持しつつ、前記出力検知手段により検知された前記発電手段の出力が、未反応の前記発電用燃料が所定の割合以下となる時点に対応する所定の低出力レベルとなった後、
（３）前記加熱手段の駆動及び温度制御を停止させた後で、
（４）前記水供給手段による水の供給動作を止める制御を行う
ことを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記発電手段で電気化学的反応により発生した電力が供給される電圧変換手段と、
前記電圧変換手段に接続される２次電池と、
を更に備え、
前記制御手段は、前記２次電池の蓄積電力が、所定の電力以上であるか否かを判断し、充分に充電されていると判断するまで待機し、充分に充電されていると判断された場合、前記燃料供給手段による前記発電用燃料の供給動作を止めることを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記発電手段で電気化学的反応により発生した電力が供給される電圧変換手段
を更に備え、
前記制御手段は、前記出力検知手段により検知された前記発電手段の出力が所定電力以下になったら、前記電圧変換手段の負荷側への電力供給を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記発電手段の動作を開始させる際、前記水供給手段における水の供給動作を開始させた後、前記燃料供給手段による前記発電用燃料の供給動作を開始させる制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項５】
前記化学反応部は、前記発電用燃料及び水のうち少なくとも水を気化する気化部を有し、
前記電源システムは、更に、前記気化部の温度を検知する気化温度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記発電手段の動作を開始させる際、前記水供給手段の供給動作を開始させ、前記気化温度検知手段により検知された前記気化部の温度が水の気化動作に適する温度となった後に、前記燃料供給手段による前記発電用燃料の供給動作を開始させる制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の電源システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記発電手段の動作を開始させる際、前記気化温度検知手段によって、前記気化部の温度が水の気化動作に適する温度以上であるか否かを判断し、水の気化動作に適する温度以上であると判断された場合、前記水供給手段における水の供給動作を開始させる制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の電源システム。
【請求項７】
前記制御手段は、前記水供給手段の供給動作を開始後に、前記気化温度検知手段によって、前記気化部の温度が水の沸点以上であるかを再度確認し、水の沸点以上であると検知された場合に前記燃料供給手段により前記化学反応部へ前記発電用燃料を供給させることを特徴とする請求項６に記載の電源システム。
【請求項８】
前記発電用燃料は炭化水素系の液体燃料であり、
前記化学反応部は、
前記発電用燃料を蒸発させる燃料蒸発部を更に備え、
前記加熱手段の駆動及び温度制御を停止させる制御は、前記発電用燃料の前記燃料蒸発部への供給を遮断する制御を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項９】
前記発電用燃料は炭化水素系の液体燃料であり、
前記化学反応部は、
前記発電用燃料及び水を気化する気化部と、
前記気化部により気化された前記発電用燃料及び水蒸気の混合ガスが供給され、改質反応により水素を含む改質ガスを生成する改質部と、
前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を除去して前記発電用ガスを生成する一酸化炭素除去部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記発電用燃料は炭化水素系の気体燃料であり、
前記化学反応部は、
水を気化する気化部と、
前記気化部により気化された水蒸気及び前記発電用燃料との混合ガスが供給され、改質反応により水素を含む改質ガスを生成する改質部と、
前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を除去して前記発電用ガスを生成する一酸化炭素除去部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電源システム。
【請求項１１】
発電用燃料及び水が供給される化学反応部と、前記化学反応部により処理された発電用ガスが供給されて、電気化学反応により発電する発電手段と、前記発電手段の出力を検知する出力検知手段と、前記化学反応部へ前記発電用燃料を供給する燃料供給手段と、前記化学反応部へ水を供給する水供給手段と、前記化学反応部を加熱するための機能を含む加熱手段とを備えた電源システムの制御方法であって、
前記発電手段の動作を停止させる場合に、
（１）前記水供給手段による水の供給を維持しつつ、前記燃料供給手段による前記化学反応部への前記発電用燃料の供給を止める手順と、
（２）前記加熱手段の駆動及び温度制御を維持しつつ、前記出力検知手段により検知された前記発電手段の出力が、未反応の前記発電用燃料が所定の割合以下となる時点に対応する所定の低出力レベルになるまで待つ手順と、
（３）その後に前記加熱手段の駆動及び温度制御を停止させる手順と、
（４）前記水供給手段による前記化学反応部への水の供給動作を止める手順を
この順序で行うことを特徴とする電源システムの制御方法。
【請求項１２】
前記発電手段の動作を開始させる場合に、前記水供給手段による前記化学反応部への水の供給を開始させた後、前記燃料供給手段による前記化学反応部への前記発電用燃料の供給を開始させる手順、
を含むことを特徴とする請求項１１に電源システムの制御方法。
【請求項１３】
前記化学反応部は、前記発電用燃料及び水のうち少なくとも水を気化する気化部を有し、
前記電源システムの制御方法における、前記発電手段の動作を開始させる場合の動作手順は、
前記水供給手段による前記化学反応部への水の供給を開始させた後、前記気化部の温度が気化動作に適する温度になるまで待つ手順と、その後に、前記燃料供給手段による前記化学反応部への前記発電用燃料の供給を開始させる動作を行う手順と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の電源システムの制御方法。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電源システムと、
前記電源システムに接続され、該電源システムから供給される負荷駆動電力により駆動される負荷と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を用いた電源システム及び電源システムの制御方法並びに電源システムを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、民生用や産業用のあらゆる分野において、様々な化学電池が使用されている。例えば、アルカリ乾電池やマンガン乾電池等の一次電池、ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池等である。これに対し、近年においては、環境への影響（負担）が少なく、且つ、例えば、３０〜４０％程度の極めて高いエネルギー利用効率を実現することができる燃料電池を用いた電源システムの実用化のための研究、開発が盛んに行われている。また、このような燃料電池を用いた電源システムを小型化して、携帯機器や燃料自動車等において電源ユニットとして適用できるようにするための研究、開発も進められている。
【０００３】
ところで、炭化水素系の発電用燃料を改質して改質ガスとしを生成し、この改質ガス中の水素を用いて発電する燃料改質型の燃料電池を用いた電源システムにおいては、改質ガスの生成過程において一酸化炭素（ＣＯ）が発生することが知られている。すなわち、例えばメタノール等の発電用燃料及び水を混合器に供給して両者を気化及び混合し、この混合ガスを改質器に供給し、主に水素を含む改質ガスに改質する。このとき、同時に副生成物であるＣＯが微量に発生するため、改質ガス中の一酸化炭素を除去するためのＣＯ除去器を備える。しかしながら、電源システムの起動時や停止時においては、メタノール等の発電用燃料の方が水より気化し易いため、一時的に混合ガス中の発電用燃料ガスの割合が水蒸気に対して高くなる状態が生じ易い。このように発電用燃料ガスの割合が高くなると、改質器内でこの発電用燃料ガスを改質しきれなくなり、未改質の発電用燃料ガスが発生する。すると、この未改質の発電用燃料ガスによって、ＣＯ除去器内の触媒が被毒されてＣＯ除去能力が低下し、ＣＯ濃度の増加につながる。更に、この未改質の発電用燃料ガスが発電セル内に流入すると、ＣＯ成分、蟻酸及びホルムアルデヒドが発生し、蟻酸及びホルムアルデヒドによって発電セルが損傷し、発電性能が低下する。また、改質器内及び発電セル内で発生するＣＯ成分は、人体に有害で、且つ発電セル内のＰｔ等の触媒を被毒し、発電効率を更に低下させる要因となる。
【０００４】
そこで、混合ガス中の発電用燃料ガスの割合を適正に保つための技術として、特許文献１に開示された技術が知られている。特許文献１に開示された技術は、混合ガス中の発電用燃料ガスの濃度を測定するための濃度センサを別途設け、当該濃度センサの測定値に基づいてＣＯ濃度が上昇しないように改質ガス組成を制御する技術である。
【０００５】
また、ＣＯ濃度の上昇を抑制するための電源システムとしては、ＣＯ濃度計を別途設けて改質ガス中のＣＯ濃度を測定し、当該ＣＯ濃度が高い場合、バルブを切替えて、改質ガスが発電セル内に送出されないようにする電源システムがある。
【特許文献１】特開２００２−２４１１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された技術では、濃度センサを別途設ける必要があり、コストが上昇するとともに部品点数が増大し、また、ＣＯ濃度計と切替えバルブを設ける方法では、更に高価なＣＯ濃度計や切替えバルブを別途必要とするため、コスト面において不利であり、また部品点数が増大して小型化が困難となる。また、例えば電源システムの起動及び停止前に、ＣＯ除去器がＣＯを所定濃度以下に低下させるのに充分な時間を設ければ、濃度センサ等を設けなくともよいが、起動時間及び停止時間が長くなってしまい、使い勝手が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、濃度センサ等の計測器を設けずして、停止時間を短縮できる、燃料電池を用いた電源システム及び電源システムの制御方法並びに電源システムを備える電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、発電用燃料及び水が供給される化学反応部と、前記化学反応部により処理された発電用ガスが供給されて、電気化学反応により発電する発電手段と、前記発電手段の出力を検知する出力検知手段と、前記化学反応部へ前記発電用燃料を供給する燃料供給手段と、前記化学反応部へ水を供給する水供給手段と、前記化学反応部を加熱するための機能を含む加熱手段と、前記燃料供給手段及び前記水供給手段の供給動作とともに前記加熱手段の駆動及び温度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記発電手段の動作を停止させる際、（１）前記水供給手段による水の供給を維持しつつ、前記燃料供給手段による前記発電用燃料の供給動作を止め、（２）前記加熱手段の駆動及び温度制御を維持しつつ、前記出力検知手段により検知された前記発電手段の出力が、未反応の前記発電用燃料が所定の割合以下となる時点に対応する所定の低出力レベルとなった後、（３）前記加熱手段の駆動及び温度制御を停止させた後で、（４）前記水供給手段による水の供給動作を止める制御を行うことを特徴とする電源システムである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電源システムにおいて、前記発電手段で電気化学的反応により発生した電力が供給される電圧変換手段と、前記電圧変換手段に接続される２次電池と、を更に備え、前記制御手段は、前記２次電池の蓄積電力が、所定の電力以上であるか否かを判断し、充分に充電されていると判断するまで待機し、充分に充電されていると判断された場合、前記燃料供給手段による前記発電用燃料の供給動作を止めることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電源システムにおいて、前記発電手段で電気化学的反応により発生した電力が供給される電圧変換手段を更に備え、前記制御手段は、前記出力検知手段により検知された前記発電手段の出力が所定電力以下になったら、前記電圧変換手段の負荷側への電力供給を停止させることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、前記制御手段は、前記発電手段の動作を開始させる際、前記水供給手段における水の供給動作を開始させた後、前記燃料供給手段による前記発電用燃料の供給動作を開始させる制御を行うことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電源システムにおいて、前記化学反応部は、前記発電用燃料及び水のうち少なくとも水を気化する気化部を有し、前記電源システムは、更に、前記気化部の温度を検知する気化温度検知手段を備え、前記制御手段は、前記発電手段の動作を開始させる際、前記水供給手段の供給動作を開始させ、前記気化温度検知手段により検知された前記気化部の温度が気化動作に適する温度となった後に、前記燃料供給手段による前記発電用燃料の供給動作を開始させる制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の電源システムにおいて、前記制御手段は、前記発電手段の動作を開始させる際、前記気化温度検知手段によって、前記気化部の温度が水の気化動作に適する温度以上であるか否かを判断し、水の気化動作に適する温度以上であると判断された場合、前記水供給手段における水の供給動作を開始させる制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の電源システムにおいて、前記制御手段は、前記水供給手段の供給動作を開始後に、前記気化温度検知手段によって、前記気化部の温度が水の沸点以上であるかを再度確認し、水の沸点以上であると検知された場合に前記燃料供給手段により前記化学反応部へ前記発電用燃料を供給させることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、前記発電用燃料は炭化水素系の液体燃料であり、前記化学反応部は、前記発電用燃料を蒸発させる燃料蒸発部を更に備え、前記加熱手段の駆動及び温度制御を停止させる制御は、前記発電用燃料の前記燃料蒸発部への供給を遮断する制御を含むことを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、前記発電用燃料は炭化水素系の液体燃料であり、前記化学反応部は、前記発電用燃料及び水を気化する気化部と、前記気化部により気化された前記発電用燃料及び水蒸気の混合ガスが供給され、改質反応により水素を含む改質ガスを生成する改質部と、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を除去して前記発電用ガスを生成する一酸化炭素除去部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、前記発電用燃料は炭化水素系の気体燃料であり、前記化学反応部は、水を気化する気化部と、前記気化部により気化された水蒸気及び前記発電用燃料との混合ガスが供給され、改質反応により水素を含む改質ガスを生成する改質部と、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を除去して前記発電用ガスを生成する一酸化炭素除去部と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、発電用燃料及び水が供給される化学反応部と、前記化学反応部により処理された発電用ガスが供給されて、電気化学反応により発電する発電手段と、前記発電手段の出力を検知する出力検知手段と、前記化学反応部へ前記発電用燃料を供給する燃料供給手段と、前記化学反応部へ水を供給する水供給手段と、前記化学反応部を加熱するための機能を含む加熱手段を備えた電源システムの制御方法であって、前記発電手段の動作を停止させる場合に、（１）前記水供給手段による水の供給を維持しつつ、前記燃料供給手段による前記化学反応部への前記発電用燃料の供給を止める手順と、（２）前記加熱手段の駆動及び温度制御を維持しつつ、前記出力検知手段により検知された前記発電手段の出力が、未反応の前記発電用燃料が所定の割合以下となる時点に対応する所定の低出力レベルになるまで待つ手順と、（３）その後に前記加熱手段の駆動及び温度制御を停止させる手順と、（４）前記水供給手段による前記化学反応部への水の供給動作を止める手順をこの順序で行うことを特徴とする電源システムの制御方法。
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の電源システムの制御方法であって、前記発電手段の動作を開始させる場合に、前記水供給手段による前記化学反応部への水の供給を開始させた後、前記燃料供給手段による前記化学反応部への前記発電用燃料の供給を開始させる手順、を含むことを特徴とする。
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の電源システムの制御方法であって、前記化学反応部は、前記発電用燃料及び水のうち少なくとも水を気化する気化部を有し、前記電源システムの制御方法における、前記発電手段の動作を開始させる場合の動作手順は、前記水供給手段による前記化学反応部への水の供給を開始させた後、前記気化部の温度が気化動作に適する温度になるまで待つ手順と、その後に、前記燃料供給手段による前記化学反応部への前記発電用燃料の供給を開始させる動作を行う手順と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電源システムと、前記電源システムに接続され、該電源システムから供給される負荷駆動電力により駆動される負荷と、を備えることを特徴とする電子機器である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係わる電源システム及びその制御方法によれば、電源システムにおける発電能力の低下や劣化が生じないようにするとともに、電源システム及び電源システムを備える電子機器の停止時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［第１実施形態］
以下、図１〜図３を参照して、燃料改質型の固体高分子型燃料電池（PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell）を備え、発電用燃料としてメタノール等の液体燃料を使用する電源システムに本発明を適用した場合の、本発明に係る電源システムの第１の実施形態について説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る電源システムの第１の実施形態の構成を示すブロック図である。電源システムは、制御部（制御装置）１３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換手段）１７０、２次電池１８０及び燃料改質型の燃料電池２００を備えて構成されている。そして、燃料電池２００は、真空容器（化学反応部）１００、発電部（発電セル）１２０、メタノールタンク１４０、水タンク１６０、ポンプＰ１〜Ｐ３、バルブＶ１〜Ｖ７及び流量計Ｆ１〜Ｆ８を備えて構成されている。更に、真空容器１００は、燃焼燃料蒸発器１０１、電気ヒータ兼温度計１０２、改質燃料混合器１０３、電気ヒータ兼温度計１０４、ＣＯ除去器１０５、電気ヒータ兼温度計１０６、改質器１０７、電気ヒータ兼温度計１０８、メタノール触媒燃焼器１０９及びオフガス触媒燃焼器１１１を備えて構成される。なお、２次電池１８０は例えば電荷保持用のキャパシタにより構成してもよい。
【００２４】
燃焼燃料蒸発器１０１は、メタノールタンク１４０からポンプＰ１により注入されるメタノール（燃焼用燃料）を加熱し、気化させ、メタノールガスとしてメタノール触媒燃焼器１０９に送出する。燃焼燃料蒸発器１０１に注入されるメタノールの流量は、バルブＶ３にて調節され、流量計Ｆ３で計測される。電気ヒータ兼温度計１０２は、燃焼燃料蒸発器１０１を加熱する電気ヒータとして機能するとともに、燃焼燃料蒸発器１０１の温度を計測する温度計としても機能する。
【００２５】
メタノール触媒燃焼器１０９は、燃焼燃料蒸発器１０１から供給されるメタノールガスと、空気ポンプＰ３により供給される空気とを混合及び触媒燃焼させ、その燃焼熱で真空容器１００全体を所定温度に維持する。メタノール触媒燃焼器１０９に供給される空気の流量は、バルブＶ５にて調節され、流量計Ｆ５で計測される。そして、燃焼後の排ガスは発電システムの外部に排気される。
【００２６】
改質燃料混合器１０３は、メタノールタンク１４０からポンプＰ１により注入されるメタノールと、水タンク１６０からポンプＰ２により注入される水とを加熱し、気化及び混合させ、混合ガスとして改質器１０７に送出する。改質燃料混合器１０３に注入されるメタノールの流量は、バルブＶ１にて調節され、流量計Ｆ１で計測される。改質燃料混合器１０３に注入される水の流量は、バルブＶ２にて調節され、流量計Ｆ２で計測される。電気ヒータ兼温度計１０４は、改質燃料混合器１０３を加熱する電気ヒータとして機能するとともに、改質燃料混合器１０３の温度を計測する温度計としても機能する。
【００２７】
改質器１０７は、改質燃料混合器１０３から供給される混合ガスを概ね３００℃に加熱し、次の式（１）に示す改質反応により改質させ、水素を含有する改質ガス（発電用ガス）としてＣＯ除去器１０５に送出する。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2・・・（１）
【００２８】
また、改質器１０７において、一部では、次の式（２）に示す逆シフト反応により副生成物として微量の一酸化炭素ＣＯが発生する。
ＣＯ2＋Ｈ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ・・・（２）
【００２９】
電気ヒータ兼温度計１０８は、改質器１０７を加熱する電気ヒータとして機能するとともに、改質器１０７の温度を計測する温度計としても機能する。
【００３０】
ＣＯ除去器１０５は、改質器１０７から供給される改質ガスと、空気ポンプＰ３により供給される空気とを加熱及び混合し、次の式（３）に示すシフト反応により、選択酸化させる。
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋ＣＯ2・・・（３）
【００３１】
また、ＣＯ除去器１０５の内部には、式（３）に示す化学反応を効率良く進行させるための例えばＰｔ，Ａｌ2Ｏ3等の周知の触媒が担持されている。更に、ＣＯ除去器１０５は、次の式（４）に示す化学反応により、ＣＯを酸化させる。
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2・・・（４）
【００３２】
そして、ＣＯ除去器１０５は、式（３）、式（４）の化学反応によりＣＯが除去された改質ガスを発電部１２０に送出する。ＣＯ除去器１０５に供給される空気の流量は、バルブＶ４にて調節され、流量計Ｆ４で計測される。電気ヒータ兼温度計１０６は、ＣＯ除去器１０５を加熱する電気ヒータとして機能するとともに、ＣＯ除去器１０５の温度を計測する温度計としても機能する。
【００３３】
発電部１２０は、電解質膜ＭＥＡ（Membrane  Electrode  Assemblies）の一方の面に
形成された燃料極と、他方の面に形成された空気極とを有する１つまたは複数の発電セル構造を有する。燃料極及び空気極には、例えばＰｔやＰｔ−Ｒｕ合金等の触媒微粒子が付着している。改質器１０７から燃料極に水素を含む改質ガスが供給されると、次の式（５）に示す化学反応によって、上記触媒により電子（ｅ−）が分離した水素イオン（プロトン：Ｈ＋）が発生し、イオン導電膜を介して空気極に透過するとともに、燃料極を構成する炭素電極により電子（ｅ−）が取り出されて負荷へ供給される。
３Ｈ2→６Ｈ＋＋６ｅ−・・・（５）
【００３４】
一方、空気ポンプＰ３により空気極に空気が供給されると、次の式（６）に示す化学反応により、上記触媒により負荷を経由した電子（ｅ−）と、イオン導電膜を透過した水素イオン（Ｈ＋）と空気中の酸素ガスとが反応して水（３Ｈ2Ｏ）が生成される。
６Ｈ＋＋３／２Ｏ2＋６ｅ−→３Ｈ2Ｏ・・・（６）
【００３５】
式（５）及び式（６）の電気化学反応は６０〜８０℃の温度条件下で進行する。そして、発電部１２０は、式（５）及び式（６）の電気化学的反応により発生した電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１７０に供給する。発電部１２０に供給される改質ガスの流量は、流量計Ｆ８で計測される。発電部１２０に供給される空気の流量は、バルブＶ７にて調節され、流量計Ｆ７で計測される。また、発電部１２０は、式（５）で消費されなかった改質ガスをオフガスとしてオフガス触媒燃焼器１１１に送出する。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は、電源システムの起動時や例えば過負荷時等には２次電池１８０に充電された蓄積電力にて所定電圧の出力を発生し、電源システムの定常動作時には発電部１２０の出力電力を一定電圧にスイッチングレギュレートして外部負荷に供給すると共に、２次電池１８０を充電する。
【００３６】
オフガス触媒燃焼器１１１は、発電部１２０から供給されるオフガスと、空気ポンプＰ３により供給される空気とを混合及び触媒燃焼させ、その燃焼熱で真空容器１００全体を所定温度に維持する。オフガス触媒燃焼器１１１に供給される空気の流量は、バルブＶ６にて調節され、流量計Ｆ６で計測される。そして、燃焼後の排ガスは発電システムの外部に排気される。
【００３７】
制御部１３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／D変換器、及びＤ／Ａ変換器を備えて構成され、システム各部の動作を制御する。具体的には、ＣＰＵがＲＯＭ等に格納された各種制御プログラムを実行することで、上述した各部流量計Ｆ１〜Ｆ８が計測した流量ＦＯと、電気ヒータ兼温度計１０２、１０４、１０６及び１０８が計測した各温度計測値と、発電部１２０の現在出力に基づいて各部の動作を制御する。具体的には、バルブＶ１〜Ｖ７それぞれの駆動を制御するバルブ制御信号ＶＤと、ポンプＰ１〜Ｐ３それぞれを駆動制御するドライバＤ１〜Ｄ３に制御指示を与えるドライバ制御信号ＣＤと、電気ヒータ兼温度計１０２、１０４，１０６及び１０８のヒータ駆動を制御するヒータ制御信号とを出力する。
【００３８】
ここで、未改質のメタノールガスが発生する原因について説明する。式（１）より、水蒸気とメタノールガスの混合ガスにおいて理論上水蒸気とメタノールガスの成分比は１：１であれば最も効率がよい。しかし、水の沸点（１００℃）よりメタノールの沸点（６５℃）の方が低いため、電源システムの起動時において、改質燃料混合器１０３内の温度の上昇途中で、メタノールの沸点より高く水の沸点より低い温度になっている時期には、水はまだ気化されず、メタノールのみが気化される。また、電源システムの停止時において、改質燃料混合器１０３内の温度の下降途中で、改質燃料混合器１０３内の温度が、水の沸点より低くメタノールの沸点より高い温度になっている時期には、水の気化は止まるが、メタノールの気化は継続される。このような状態では、混合ガス中において、水蒸気に対するメタノールガスの割合が高くなり、改質器１０７において式（１）に示した改質反応でメタノールガスを改質しきれなくなるため、未改質のメタノールガスが発生してしまうのである。
【００３９】
改質器１０７内において未改質のメタノールガスが発生すると、この未改質のメタノールガスがＣＯ除去器１０５に送出され、ＣＯ除去器１０５に担持されている触媒を被毒し、ＣＯ除去器１０５のＣＯ除去率を著しく低下させ得る。そのため、ＣＯ除去器１０５において式（２）で示したシフト反応でＣＯを除去しきれなくなり、ＣＯ濃度が上昇してしまうこととなる。
【００４０】
次に、図２及び図３を参照して、本実施の形態に係る燃料電池２００及び制御部１３０の動作を説明する。図２は、本実施形態に係わる起動時制御処理の動作を示すフローチャートである。図３は、本実施形態に係わる停止時制御処理の動作を示すフローチャートである。
【００４１】
まず、図２を参照して本実施形態に係わる起動時制御処理（第１起動時制御処理）について説明する。この第１起動時制御処理は、制御部１３０が燃料電池２００の動作を開始させる際の処理である。
【００４２】
制御部１３０は、ヒータ兼温度計１０２、１０４、１０６及び１０８に温度制御を開始させるヒータ制御信号を出力する（ステップＡ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７）。そして、ヒータ兼温度計１０２が計測した燃焼燃料蒸発器１０１の温度が所定の温度以上であるか否かを判断する（ステップＡ９）。所定の温度以上となるまで、制御部１３０は待機する。尚、このステップＡ９の処理は、燃焼燃料蒸発器１０１の温度が、少なくともメタノールが気化するのに充分な温度（例えば、メタノールの沸点である約６５℃）以上であるか否かを判断するための処理である。
【００４３】
燃焼燃料蒸発器１０１の温度が所定の温度以上となるまで、制御部１３０は、制御ドライバＤ１にメタノールを供給するポンプＰ１の駆動を開始させる信号を出力し（ステップＡ１１）、バルブＶ３を開けさせる信号を出力して、燃焼燃料蒸発器１０１へのメタノールの供給を開始させる（ステップＡ１３）。そして、制御部１３０は、ドライバＤ３に電源システムへ空気を供給する空気ポンプＰ３を駆動させる信号を出力し（ステップＡ１５）、バルブＶ５を開けさせる信号を出力して、メタノール触媒燃焼器１０９への空気の供給を開始させる（ステップＡ１７）。ステップＡ１１〜Ａ１７の処理によって、燃焼燃料蒸発器１０１において気化されたメタノールガスが、メタノール触媒燃焼器１０９に送出され、メタノール触媒燃焼器１０９において空気とともに触媒燃焼されて、このとき発生する燃焼熱が真空容器１００全体の温度維持に使用される。
【００４４】
次いで、温度ヒータ兼温度計１０８が計測した改質器１０７の温度が所定温度以上であるか否かを判断し、所定温度以上となるまで制御部１３０は待機する（ステップＡ１９）。このステップＡ１９の処理は、改質器１０７の温度が、少なくとも式（１）で示した改質反応が進行するのに充分な温度（例えば、約３００℃）以上であるか否かを判断するための処理である。
【００４５】
改質器１０７の温度が所定温度以上であれば（ステップＡ１９；Ｙｅｓ）温度ヒータ兼温度計１０６が計測したＣＯ除去器１０５の温度が所定温度以上であるか否かを判断し、所定温度以上となるまで制御部１３０は待機する（ステップＡ２１）。このステップＡ２１の処理は、ＣＯ除去器１０５から送出される改質ガスの温度が、少なくとも発電するのに充分な温度（例えば、６０〜８０℃）以上であるか否かを判断するための処理である。ＣＯ除去器１０５の温度が所定温度以上であれば（ステップＡ２１；Ｙｅｓ）、温度ヒータ兼温度計１０４が計測した改質燃料混合器１０３の温度が所定温度以上であるか否かを判断し、所定温度以上となるまで制御部１３０は待機する（ステップＡ２３）。このステップＡ２３の処理は、改質燃料混合器１０３の温度が、少なくとも水が気化するのに充分な温度（例えば、水の沸点である約１００℃）以上であるか否かを判断するための処理である。
【００４６】
改質燃料混合器１０３の温度が所定の温度以上であれば（ステップＡ２３；Ｙｅｓ）、制御部１３０は、制御ドライバＤ２に水を供給するポンプＰ２を駆動させる信号を出力し（ステップＡ２５）、バルブＶ２を開けさせる信号を出力して改質燃料混合器１０３への水の供給を開始させる（ステップＡ２７）。尚、改質燃料混合器１０３へは水が供給される一方、メタノールは供給されないため、改質燃料混合器１０３、改質器１０７、ＣＯ除去器１０５及びこれらを接続する配管内は、徐々に水蒸気で満たされる。
【００４７】
そして、制御部１３０は、温度ヒータ兼温度計１０４が計測した改質燃料混合器１０３の温度が所定温度以上であるか否かを判断し（ステップＡ２９）。所定温度以上となるまで待機する。尚、ステップＡ２９の処理は、ステップＡ２５〜Ａ２７の処理において改質燃料混合器１０３に注入された水により一時的に低下し得る改質燃料混合器１０３の温度が、少なくとも水が気化するのに充分な温度（例えば、水の沸点である約１００℃）以上であるか否かを再度判断するための処理である。
【００４８】
改質燃料混合器１０３の温度が所定温度以上であれば（ステップＡ２９；Ｙｅｓ）、制御部１３０は、バルブＶ１を開けさせる信号を出力して改質燃料混合器１０３へのメタノールの供給を開始させる（ステップＡ３１）。ステップＡ３１の処理によって、メタノールが改質燃料混合器１０３に供給され、改質燃料混合器１０３にてメタノールガス及び水蒸気の混合ガスが発生し、改質器１０７にて式（１）に示した改質反応が進行する。
【００４９】
そして、制御部１３０は、バルブＶ７に開けさせる信号を出力して、ＣＯ除去器１０５、オフガス触媒燃焼器１１１及び発電部１２０への空気の供給を開始させる（ステップＡ３３）。ステップＡ３３の処理によって、ＣＯ除去器１０５において式（３）及び式（４）で示したシフト反応が進行し、オフガス触媒燃焼器１１１において触媒燃焼反応が進行し、発電部１２０において式（５）及び式（６）で示した電気化学反応が進行し、発電部１２０は発電する。
【００５０】
次いで、図３を参照して本実施形態に係わる停止時制御処理（第１停止時制御処理）について説明する。この第１停止時制御処理は、制御部１３０が燃料電池２００の動作を停止させる際の処理である。
【００５１】
先ず、制御部１３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０から充電される２次電池１８０の蓄積電力が、所定の電力以上であるか否かを判断することにより充電が充分であるか否かを判断する（ステップＢ１）。充分に充電されていると判断するまで、制御部１３０は待機する。尚、このステップＢ１の処理は、２次電池１８０の蓄積電力が、燃料電池２００を次回起動するために必要な電力以上であるか否かを判断するための処理である。
【００５２】
２次電池１８０の電力が充分に充電されていると判断された場合（ステップＢ１；Ｙｅｓ）、制御部１３０は、改質燃料混合器１０３にメタノールを供給するバルブＶ１に全閉を指示する信号を出力して改質燃料混合器１０３へのメタノールの供給を遮断する（ステップＢ３）。このとき、改質燃料混合器１０３に水を供給するバルブＶ２はそのまま開状態に維持される。このステップＢ３の処理により、改質燃料混合器１０３へのメタノールの供給が途絶え、水のみが供給される。そして、改質器１０７において未改質のメタノールガスが全て改質されると、改質ガスが発生しなくなる。そのため、発電部１２０には改質ガスが供給されなくなり、発電部１２０の発電出力が徐々に低下していく。
【００５３】
そして、制御部１３０は発電部１２０の発電電力が所定電力以下になるまで待機する。（ステップＢ５）。所定電力以下になったら（ステップＢ５；Ｙｅｓ）、制御部１３０はＤＣ／ＤＣコンバータ１７０に負荷側への電力供給を停止させる（ステップＢ７）。
【００５４】
そして、制御部１３０は、電気ヒータ兼温度計１０２、１０４，１０６及び１０８の温度制御を停止させるヒータ制御信号を出力し（ステップＢ９）、制御ドライバＤ１にメタノールを供給するポンプＰ１の駆動を停止させる信号を出力し（ステップＢ１１）、バルブＶ３に全閉を指示する信号を出力して燃焼燃料蒸発器１０１へのメタノールの供給を遮断する（ステップＢ１３）。このステップＢ９〜Ｂ１３の処理によって、真空容器１００を加熱する加熱手段の駆動及び加熱のためのメタノールの供給が停止される。
【００５５】
次いで、制御ドライバＤ２に改質燃料混合器１０３へ水を供給するポンプＰ２の駆動を停止させる信号を出力し（ステップＢ１５）、バルブＶ２に全閉を指示する信号を出力して全閉させ、改質燃料混合器１０３への水の供給を遮断する（ステップＢ１７）。
【００５６】
最後に、制御部１３０は制御ドライバＤ３に空気を供給する空気ポンプＰ３の駆動を停止させる信号を出力し（ステップＢ１９）、バルブＶ４、Ｖ５、Ｖ６及びＶ７それぞれに全閉を指示する信号を出力して全閉させ、ＣＯ除去器１０５、メタノール触媒燃焼器１０９、オフガス触媒燃焼器１１１及び発電部１２０への空気の供給を遮断する（ステップＢ２１）。ステップＢ１９〜Ｂ２１の処理によって、燃料電池２００の動作が完全に停止される。
【００５７】
以上、第１実施形態では、電源システムを起動させる場合、水の供給を開始させた後に、改質燃料混合器１０３の温度が所定の温度以上となった場合にメタノールの供給を開始させる。従って、改質燃料混合器１０３内の温度が一時的に水の沸点とメタノールの沸点との間の温度になる場合があるが、メタノールの供給が開始されていないため、改質燃料混合器１０３内にはメタノールガスはほとんど発生しない。そして、改質燃料混合器１０３の温度が充分に高くなり、改質燃料混合器１０３内が水蒸気で充分に満たされた時点で、メタノールが供給されるので、未改質のメタノールガスの発生を抑止しつつ、電源システムの起動時間を短縮できる。
【００５８】
また、電源システムを停止させる場合、メタノールの供給を止めさせた後に、発電部１２０の出力が所定出力以下に低下していると水の供給を止めさせる。従って、電源システムの停止の際、改質燃料混合器１０３内の温度が一時的に水の沸点とメタノールの沸点との間の温度になる場合があるが、メタノールの供給が停止されているため、改質燃料混合器１０３内に発生するガスにおいて、未改質のメタノールガスの割合が高くなることはない。そして、発電部１２０の出力が低下し、改質燃料混合器１０３内の未改質のメタノールガスが充分に低い割合となった時点で水の供給が止まる。そのため未改質のメタノールガスの発生を抑止しつつ、電源システムの停止時間を短縮できる。
【００５９】
上述した電源システムの起動時及び停止時の制御によって、未改質のメタノールガスの発生を抑制しつつ、停止時間及び起動時間を短縮できる。この未改質のメタノールガスの発生を防ぐことで、メタノールガスによる、ＣＯ除去器１０５に担持されている触媒の被毒が最小限に抑えられ、ＣＯ除去器１０５はＣＯを充分に除去できる。その結果、電源システムの動作が安定する。更に、この起動時及び停止時の制御は、別途、高価な濃度計等を必要としないので、コスト面で有利であり、電源システムを小型化することができる。
【００６０】
［第２実施形態］
続いて、図４〜図６を参照して、燃料改質型の固体高分子型燃料電池を備える電源システムにおいて、発電用燃料としてブタン等の気体燃料を使用する場合の、本発明に係わる電源システムの第２の実施形態について説明する。
【００６１】
図４は本発明に係る電源システムの第２の実施形態の構成を示すブロック図である。この電源システムは、常温で気体燃料であるブタンを使用するため、図１に示した第１実施形態のブロック図において、メタノールを供給するためのポンプＰ１及び制御用ドライバＤ１を無くし、ブタンの圧力調整用のレギュレータＲ１及びレギュレータの駆動を制御するレギュレータ制御信号ＲＤを追加し、燃焼燃料蒸発器１０１を蒸発器１１２に、メタノール触媒燃焼器１０９を触媒燃焼器１１０に置き換えた構成である。蒸発器１１２はポンプＰ２により供給される水を気化し、水蒸気として改質燃料混合器１０３に送出する。また、触媒燃焼器１１０は、ブタンボンベ１５０から供給されるブタンを触媒燃焼させ、その燃焼熱を真空容器１００全体の温度維持に利用する。以下、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。
【００６２】
図５及び図６を参照して、本実施形態に係る燃料電池２０１及び制御部１３０の動作としての制御処理を説明する。図５は、本実施形態に係わる起動時制御処理の動作を示すフローチャートである。本実施形態に係わる起動時制御処理（第２起動時制御処理）は、前述の図２に示した第１起動時制御処理に対し、燃焼燃料蒸発器１０１に関するステップＡ１及びＡ９を蒸発器１１２に関するステップＡ２及びＡ１０に置き換え、制御部１３０がメタノールを供給するポンプＰ１の駆動を開始させる信号を出力してメタノールの供給を開始させるステップＡ１１を、レギュレータＲ１を開けさせる信号を出力してブタンの供給を開始させるステップＡ１２に置き換えた処理である。従って、この第２起動時制御処理により、第１起動時制御処理と同様に、未改質のメタノールガスの発生を抑止しつつ、電源システムの起動時間を短縮できる。
【００６３】
次いで、図６は、本実施形態に係わる停止時制御処理の動作を示すフローチャートである。本実施形態に係わる停止時制御処理（第２停止時制御処理）は、前述の図３に示した第１停止時制御処理に対し、制御部１３０がドライバＤ１にポンプＰ１の駆動を停止させる信号を出力してメタノールの供給を遮断するステップＢ１１を、レギュレータＲ１へ全閉を指示する信号を出力してブタンの供給を遮断するステップＢ１２に置き換えた処理である。従って、この第２停止時制御処理により、第１停止時制御処理と同様に、未改質のメタノールガスの発生を抑止しつつ、電源システムの停止時間を短縮できる。
【００６４】
以上より、第２実施形態においても、常温で気体燃料であるブタンを使用した電源システムにおいて、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、ブタンはＬＰＧの主成分であり、現在研究が進められている小型燃料電池にも本発明を適用可能である。
【００６５】
［第３実施形態］
続いて、図７〜図９を参照して、燃料改質型の固体高分子型燃料電池を備える電源システムにおいて、発電用燃料としてメタノール等の液体燃料を使用する場合の、本発明に係わる電源システムの第３の実施形態について説明する。
【００６６】
図７は本発明に係る電源システムの第３の実施形態の構成を示すブロック図である。この電源システムでは、メタノールと水を気化させた後に混合するため、図１に示した第１実施形態のブロック図において、改質燃料混合器１０３を無くし、水を気化させる蒸発器１１２と、メタノールを気化させる改質燃料蒸発器１１３と、気化したメタノール及び水蒸気を混合する混合器１１４とを設けている。蒸発器１１２には電気ヒータ兼温度計１０２が設けられて温度制御され、改質燃料蒸発器１１３には電気ヒータ兼温度計１０４が設けられて温度制御される。なお、混合器１１４では気体同士を混合するため、液体同士を混合する混合器よりも小型にすることができる。
【００６７】
また、電気ヒータ兼温度計１０８及びオフガス触媒燃焼器１１１より発生する熱のみで改質器１０７の温度を維持することとしている。このため、燃焼燃料蒸発器１０１及びメタノール触媒燃焼器１０９を無くし、併せてバルブＶ３、Ｖ５及び流量計Ｆ３、Ｆ５を無くしている。
さらに、発電部１２０での発電量をメタノール、水及び空気の供給量により調節するため、バルブＶ７及び流量計Ｆ７、Ｆ８を無くしている。これにより、燃料電池２０２の小型化、軽量化を図ることができ、より携帯用の電子機器に適した電源システムとすることができる。
以下、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。
【００６８】
図８及び図９を参照して、本実施形態に係る燃料電池２０２及び制御部１３０の動作としての制御処理を説明する。図８は、本実施形態に係わる起動時制御処理の動作を示すフローチャートである。本実施形態に係わる起動時制御処理（第３起動時制御処理）は、前述の図２に示した第１起動時制御処理に対し、燃焼燃料蒸発器１０１に関するステップＡ１を蒸発器１１２に関するステップＡ２に置き換え、改質燃料混合器１０３に関するステップＡ３を改質燃料蒸発器１１３に関するステップＡ４に置き換え、燃焼燃料蒸発器１０１に関するステップＡ９、ポンプＰ１に関するステップＡ１１、バルブＰ３に関するステップＡ１３を無くし、改質燃料混合器１０３に関するステップＡ２３を蒸発器１１２に関するステップＡ２４に置き換え、改質燃料混合器１０３に関するステップＡ２９を改質燃料蒸発器１１３に関するステップＡ２８に置き換え、ステップＡ２８とステップＡ３１との間にポンプＰ１を駆動するステップＡ３０を挿入した処理である。
【００６９】
この第３起動時制御処理では、蒸発器１１２で水を気化させてから改質燃料蒸発器１１３でメタノールを気化させ、その後気化したメタノールと水蒸気を混合するため、メタノールの割合が水蒸気に対して高くなることがなく、未改質のメタノールガスの発生を抑止しつつ、電源システムの起動時間を短縮できる。
【００７０】
次いで、図９は、本実施形態に係わる停止時制御処理の動作を示すフローチャートである。本実施形態に係わる停止時制御処理（第３停止時制御処理）は、前述の図３に示した第１停止時制御処理に対し、バルブＶ３に関するステップＢ１３を無くし、制御部１３０がバルブＶ４、Ｖ５、Ｖ６及びＶ７それぞれに全閉を指示する信号を出力して全閉させ、ＣＯ除去器１０５、メタノール触媒燃焼器１０９、オフガス触媒燃焼器１１１及び発電部１２０への空気の供給を遮断するステップＢ２１を、バルブＶ５、Ｖ７を無くしたことに併せて、バルブＶ４、Ｖ６それぞれに全閉を指示する信号を出力して全閉させ、ＣＯ除去器１０５、オフガス触媒燃焼器１１１への空気の供給を遮断するステップＢ２２に置き換えた処理である。
この第３停止時制御処理により、改質燃料蒸発器１１３でメタノールを気化させることを停止した後に、蒸発器１１２で水を気化させることを停止するため、メタノールの割合が水蒸気に対して高くなることがなく、未改質のメタノールガスの発生を抑止しつつ、電源システムの停止時間を短縮できる。
【００７１】
以上より、第３実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７２】
［変形例］
第１実施形態及び第３実施形態において、発電用燃料としてメタノールを使用したが、エタノールやガソリン等の炭化水素系液体燃料も使用できる。また、水タンク１６０とメタノールタンク１４０を水タンク１６０と水・メタノール混合液タンクに置き換えてもよい。
【００７３】
第２実施形態において、発電用燃料としてブタンを使用したが、メタン、ジメチルエーテル、都市ガス及びプロパンガス等の炭化水素系気体燃料も使用できる。また、起動時間の短縮及び熱効率化のため、レギュレータとブタンボンベの間に予熱器を設けてもよい。
【００７４】
また、第１及び第２実施形態において、メタノール触媒燃焼器１０９又は触媒燃焼器１１０において発電用燃料ガスを燃焼させ、この燃焼熱を真空容器１００全体の温度維持に利用したが、これらを設けず、電気ヒータ等の加熱機器によって真空容器１００全体を加熱してもよい。また、第１〜第３実施形態においては固体高分子型燃料電池ＰＥＦＣに本発明を適用することとしたが、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Electrolyte Fuel Cell）にも本発明を適用可能である。炭化水素系燃料を用いたＳＯＦＣに本発明を適用した場合、炭化水素系燃料を改質せずに使用して電極に炭素が析出する現象を抑制することができ、第１及び第２実施形態と同様に発電性能の低下を防止できる。
【００７５】
また、第３実施形態の電源システムにおいては、蒸発器１１２と改質燃料蒸発器１１３とを２つの電気ヒータ兼温度計１０２、１０４で制御したが、これらを１つの電気ヒータ兼温度計で共通に温度制御するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、バルブ及びポンプを制御して燃料、水、空気の供給量を制御したが、ポンプのみで燃料、水、空気の供給量を制御してもよい。
【００７６】
次いで、上記各実施形態における電源システムを備える電子機器について説明する。図１０は、本発明に係る電源システムを適用した発電ユニットを示す斜視図である。上記各実施形態における電源システムは、例えば図１０に示すように、発電ユニット８０１に組み付けて用いることができる。この発電ユニット８０１は、例えば、フレーム８０２と、メタノールタンク１４０及び水タンク１６０を一体化してフレーム８０２に対して着脱可能とした燃料容器８０４と、流路、ポンプ、流量センサ及びバルブ等を有する流量制御ユニット８０６と、断熱パッケージ７９１に収容された状態のマイクロリアクタモジュール６００と、燃料電池、加湿器及び回収器等を有する発電セル８０８と、エアポンプ８１０と、二次電池、ＤＣ−ＤＣコンバータ及び外部インターフェース等を有する電源ユニット８１２とを具備して構成される。流量制御ユニット８０６によって燃料容器８０４内の水と液体燃料の混合気がマイクロリアクタモジュール６００に供給されることで、上述のように水素ガスが生成され、水素ガスが発電セル８０８の燃料電池に供給され、生成された電気が電源ユニット８１２の二次電池に蓄電される。
【００７７】
図１１は、発電ユニット８０１を電源として用いた電子機器８５１の斜視図である。図１１に示すように、この電子機器８５１は、携帯型の電子機器であって、特にノート型パーソナルコンピュータである。電子機器８５１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、その他の電子部品から構成された演算処理回路を内蔵するとともにキーボード８５２を備え付けた下筐体８５４と、液晶ディスプレイ８５６を備え付けた上筐体８５８と、を備える。下筐体８５４と上筐体８５８はヒンジ結合されており、上筐体８５８を下筐体８５４に重ねてキーボード８５２に液晶ディスプレイ８５６を相対させた状態で折り畳むことができるように構成されている。下筐体８５４の右側面から底面にかけて、発電ユニット８０１を装着するための装着部８６０が設けられ、装着部８６０に発電ユニット８０１を装着すると、発電ユニット８０１の電気によって電子機器８５１が動作する。
【００７８】
図１２は、電源システムのうち、メタノールタンク１４０及び水タンク１６０を一体化した２つの燃料容器９０４Ａ、９０４Ｂを着脱可能とした電子機器９００を示す三面図である。電子機器９００には電源システムのうち、燃料容器９０４Ａ、９０４Ｂ以外のその他の構成が内蔵されるとともに、燃料容器９０４Ａ、９０４Ｂを装着するための装着部が凹設されている。装着部に燃料容器９０４Ａ、９０４Ｂを装着すると、燃料容器９０４Ａ、９０４Ｂからメタノール及び水が電子機器９００内に供給される。このように複数の燃料容器９０４Ａ、９０４Ｂを備える電子機器９００では、一方の燃料容器内のメタノールまたは水がなくなった場合でも、他方の燃料容器内のメタノールまたは水を用いることができる。このため、電子機器９００を連続駆動しながら、空になった燃料容器を取り外し、メタノール及び水を補充した後に燃料容器を再び電子機器９００に装着することができる。
【００７９】
なお、メタノールタンク１４０のみを着脱可能とし、電子機器９００内に水タンク１６０を設けてもよい。また、この水タンク１６０に燃料電池での生成水を回収して貯留するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る電源システムの第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る起動時制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態に係る停止時制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る電源システムの第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係る起動時制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る停止時制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る電源システムの第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図８】第３の実施形態に係る起動時制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図９】第３の実施形態に係る停止時制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る電源システムを適用した発電ユニットを示す斜視図である。
【図１１】図１０の発電ユニットを電源として用いた電子機器の斜視図である。
【図１２】本発明に係る電源システムを適用した電子機器を示す三面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は後面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１００  真空容器
１０１  燃焼燃料蒸発器
１０２，１０４，１０６，１０８  電気ヒータ兼温度計
１０３  改質燃料混合器（気化部）
１０５  ＣＯ除去器
１０７  改質器
１０９  メタノール触媒燃焼器
１１０  触媒燃焼器
１１１  オフガス触媒燃焼器
１１２  蒸発器（気化部）
１１３  改質燃料蒸発器（気化部）
１１４  混合器
１２０  発電部
１３０  制御部
１４０  メタノールタンク
１５０  ブタンボンベ
１６０  水タンク
１７０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１８０  ２次電池
２００，２０１  燃料電池
８０１  発電ユニット
８５１，９００  電子機器
Ｄ１〜Ｄ３  ドライバ
Ｆ１〜Ｆ８  流量計
Ｐ１〜Ｐ３  ポンプ
Ｒ１  レギュレータ
Ｖ１〜Ｖ７  バルブ
【図１】
0005373256.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005373256.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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